By Michelle Moore
Most of us at one time or another as kids used a magnifying glass to some devious means. (Być może znam kilku dorosłych, którzy nadal to robią). Naszym celem mogło być podpalenie liści lub nawet sprawienie, by ktoś dostał „gorącego błysku”. W tamtym czasie prawdopodobnie nie zdawaliśmy sobie sprawy, że okiełznaliśmy jedną z najpotężniejszych sił naszej planety. Prawdopodobnie nie zdawaliśmy sobie również sprawy, że możemy wykorzystać tę moc w bardziej honorowy sposób, aby zapewnić komfort, oszczędzać nasze zasoby naturalne lub pomóc naszemu ogrodowi rosnąć i jeść lepiej. Prawdę powiedziawszy, jeśli o tym wiedzieliśmy, to prawdopodobnie w tamtym czasie nie bardzo nas to obchodziło. Podpalanie rzeczy było zabawniejsze.
W 214 r. p.n.e. naukowiec Archimedes okiełznał moc słońca do działań wojennych, gdy skierował energię słoneczną na maszty najeźdźczych rzymskich statków. The intensywny promień ustawiać the żagiel na ogień i staved daleko od the inwazja. Od czasów Archimedesa wielu najbardziej postępowych myślicieli wykorzystywało moc słońca. Sokrates zbudował pierwszy znany dom wykorzystujący energię słoneczną. Wykopał swój dom w ziemi z dużymi południowymi oknami i silnie izolowaną ścianą północną. Leonardo De Vinci był zwolennikiem używania energii słonecznej do ogrzewania, podobnie jak wielu innych. Ci wielcy myśliciele byli tylko kilkoma z tych, którzy wierzyli w moc energii słonecznej. Potencjał pozostaje niewykorzystany, jednak korzystanie z energii słonecznej jest zaskakująco łatwe i niedrogie.
W 1970 roku średni koszt energii w USA wynosił 2,2 centa za kilowatogodzinę (kWh). Dziś ten średni koszt wynosi 10,67 centów. Koszt energii różni się drastycznie w całym kraju, a w 2005 r. wynosił aż 20,7 centów. Między 2005 a latami ubiegłymi nie widać końca. Collecting solar heat could reduce traditional heating costs by as much as 30% to 40% just by increasing your thermal mass and using an insulated covering.
Greenhouses by their very nature are solar structures. Szklarnie wykorzystują światło i ciepło słoneczne, a następnie zatrzymują ciepło wewnątrz struktury, aby stworzyć środowisko (miejmy nadzieję) bardziej sprzyjające wzrostowi roślin niż świat zewnętrzny. Efekt jest podobny do tego, jaki wywołuje nasza atmosfera, która zatrzymuje światło słoneczne i ogrzewa ziemię. Szklarnie wykorzystują to, co określa się mianem pasywnej energii słonecznej. Pasywna energia słoneczna to po prostu wykorzystanie sił natury i południowej ekspozycji na ciepło. Wierzcie lub nie, ale pasywne struktury słoneczne mogą nawet pomóc w chłodzeniu, jeśli są odpowiednio zaprojektowane. Pasywne ogrzewanie słoneczne nie wymaga drogiego lub wymyślnego sprzętu, ani nie wymaga dużej wiedzy, aby to zrobić. W rzeczywistości, po prostu o każdy doświadcza i 2006, średnia krajowa cena skoczyła 28%! It’s been consistently rising as much as 11% a year for the passive solar radiation on a summer day when they park their car in the sun. Jeśli okna są pozostawione w górze, to tylko krótki czas, zanim temperatura wewnątrz samochodu osiągnie nieznośną, a nawet niebezpieczną temperaturę. To z pewnością nie jest obraz, który chcesz dla środowiska szklarniowego, ale przykład z pewnością ilustruje, jak potężne może być słońce.
Tworzenie słonecznej szklarni nie dzieje się bez odrobiny pracy i planowania, ale nie jest to trudne. Oto kto będzie korzystać z poprawy ich słonecznej szklarni. Każdy, kto:
– Chce zmniejszyć swój ślad na planecie
– Chce zaoszczędzić pieniądze na ogrzewaniu swojej szklarni oszczędności energii mogą wynosić do 30-40%
– Chce mieć lepiej smakujące jedzenie więcej z roku
– Ma południową ekspozycję na swoją szklarnię
-. Lubi eksperymentować i próbować czegoś nowego
– Chce utrzymać bardziej stałą temperaturę w swojej szklarni i nie ma dodanego ciepła
– Chce mieć lepsze pomidory niż ich sąsiad
Cztery proste sposoby na lepszą kolekcję słoneczną teraz:
1. Zmaksymalizuj południową orientację
Spójrz na swoje podwórko i zimowe słońce. Zorientuj stronę szklarni skierowaną jak najbardziej na południe. Idealnie będzie mieć jak najwięcej powierzchni, jak to możliwe, pochłaniając słońce. Wiele osób nie może umieścić szklarni na południowej stronie swojej posiadłości z powodu ograniczeń przestrzennych, dostępności lub innych czynników. Jeśli nie masz pełnego światła słonecznego, spróbuj zmaksymalizować jak najwięcej światła, pamiętając, że słońce jest niżej na horyzoncie w miesiącach zimowych i najbardziej intensywna energia słoneczna uderzy w południową stronę szklarni. Idealnie byłoby, gdyby góra szklarni przebiegała wzdłuż osi wschód-zachód (przykład: przód szklarni skierowany na wschód, tył skierowany na zachód), aby zmaksymalizować dzienną kolekcję. Chodzi o to, aby zebrać jak najwięcej ciepłych promieni w godzinach od 10:00 do 14:00, które zapewniają największą ilość promieniowania słonecznego (1).
2. Zwiększenie masy termicznej
Istnieje kilka powszechnie stosowanych materiałów do zwiększenia masy termicznej: kamień, beton i woda. Żwir stanowi doskonałe podłoże dla szklarni, które zwiększa masę termiczną, a także umożliwia odpływ wody. Dla dodatkowej masy termicznej, woda jest doskonałym sposobem magazynowania ciepła, ponieważ rozprowadza ciepło bardzo równomiernie i uwalnia je powoli. Duże pojemniki z wodą w szklarni będą promieniować ciepłem przez całą noc, długo po tym, jak znikną ostatnie migotliwe promienie wieczornego światła. Ciepło emitowane z solarnych pojemników na wodę to powolne, subtelne, równomierne ciepło, które pomaga utrzymać równomierną temperaturę w szklarni. Uwaga: w szklarni dobrze sprawdzają się plastikowe wiadra o pojemności pięciu galonów lub 30 galonowe beczki (2). Naczynia wypełnia się w ¾ wodą, a następnie szczelnie zakręca, aby zapobiec parowaniu i wilgoci. Mniejsze wiadra można łatwo ustawić, aby stworzyć ładną półkę, a duże beczki to ładne stojaki na rośliny. Czarny plastik działa dobrze dla pojemników do przechowywania. Czarny pochłonie większość promieniowania uderzającego w jego powierzchnię, przenosząc ciepło do wody. Nierdzewne i miedziane naczynia działają równie dobrze. Będą się one nagrzewać znacznie szybciej i przenosić większe natężenie ciepła do wody, która w rezultacie pochłania więcej ciepła. Metalowe pojemniki mogą dodać zbędnych kosztów i być trudne do znalezienia. Nie próbowałem metalowych pojemników, ale myślę, że byłoby to interesujące zobaczyć test obok siebie.
3. Użyj powierzchni odbijającej, aby uchwycić więcej słońca
Kierowanie jak największej ilości światła do masy termicznej może znacznie zwiększyć wydajność ogrzewania. Samuel Pierpont Langley, astrofizyk, w Kalifornii przeprowadził serię eksperymentów słonecznych na górze Whitney (14,491 ft.) w 1881 roku. Był zaintrygowany energią słoneczną i chciał ją zbadać w różnych temperaturach. Wspinał się na górę, aż natrafił na zamarznięty grunt. Przystąpił do zagotowania wody w miedzianym garnku umieszczonym na ziemi, używając jedynie kawałków szkła (3). Zagotowanie wody nie jest celem, ale skupienie jak największej ilości promieni na ścianie wodnej zwiększy ciepło, a tym samym długość efektywności. Izolacja odbijająca na ścianie północnej pomoże przekierować światło z tyłu szklarni do masy termicznej, jak również stworzy zdrowsze światło dla roślin. Idealnie, jedynymi ciemnymi powierzchniami w szklarni powinny być pojemniki z roślinami i magazyn wody. Folia aluminiowa jest doskonała do pokrycia ciemnych struktur lub przekierowania światła, gdzie potrzebne w szklarni.
Ostatnio rozmawiałem z kobietą, która posiadała jedną z naszych szklarni w Montanie. Powiedziała mi, że była w stanie uprawiać sałatę i inne uprawy w swojej szklarni przez cały rok, pomimo faktu, że ziemia była pokryta śniegiem. Powiedziała, że jej sąsiedzi byli zdumieni, ale jej sekretem był śnieg. Szklarnia została umieszczona na dużym polu z bezpośrednią południową ekspozycją. Śnieg odbijał tak dużo dodatkowego światła do szklarni, że mogła dosłownie zobaczyć (i posmakować) rezultaty. Nie potrzebujesz śniegu, aby ta koncepcja zadziałała dla Ciebie. Dodanie białego żwiru lub plastiku na zewnątrz szklarni również odbije dodatkowe światło do struktury.
4. Dodaj izolację
Zbieranie ciepła to tylko pierwszy krok. Przechowywanie ciepła jest ważne, ponieważ jest ono najbardziej potrzebne w nocy, kiedy słońce jest już w dole. Używanie izolowanego pokrycia jest krytyczne w zatrzymywaniu ciepła na czas, kiedy jest potrzebne. Dalsza izolacja północnej ściany może być bardzo skuteczna (Zobacz informacje o pokryciu poniżej dla szczegółowych właściwości izolacyjnych różnych pokryć szklarniowych). Materiały izolacyjne, takie jak dwa lub trzy cale grubości włókna szklanego batting są skuteczne na północnej ścianie. Ściana północna przepuszcza bardzo mało światła, więc minimalizacja strat ciepła jest kompromisem dla światła w tym przypadku.
W Stanach Zjednoczonych, dwie miary są używane do oceny izolacji, R-Value i U-Value. Wartość R, często nazywana „współczynnikiem R”, mierzy zatrzymywanie ciepła przez dany materiał. Powietrze jest bardzo dobrym izolatorem, pod warunkiem, że jest ono uwięzione i nie może się przemieszczać w przestrzeni. Ciepłe powietrze naturalnie unosi się do góry, a chłodne opada. Powietrze, które nie jest szczelnie zamknięte w przestrzeni, powoduje konwekcję, która obniża właściwości izolacyjne. Uwięzione powietrze, które nie może cyrkulować, jest jedną z najbardziej efektywnych form izolacji. Wartość U jest odwrotnością wartości R, co oznacza, że mierzy ona straty ciepła materiału. Wartość R jest najczęściej używana, jednak wartość U jest być może lepszą miarą dla naszych celów. Im mniejsza wartość U, tym mniejsza ilość ciepła przechodzi przez materiał. W przypadku zatrzymywania ciepła słonecznego należy dążyć do uzyskania najniższej wartości U, na jaką można sobie pozwolić. Jeśli znasz wartość R dla danego materiału i chciałbyś ją obliczyć, równanie jest proste: U-Value=1/R.
Oto kilka popularnych materiałów do szklenia szklarni i odpowiadające im wartości R i U:
Solexx (3,5mm) 2.10R, 0.48U (Więcej informacji o pokryciu szklarni Solexx)
8 mm Triple Wall Polycarbonate 2.00R, 0.50U
Double Pane Storm Windows 2.00R, 0.50U
10 mm Double Wall Polycarbonate 1.89R, 0.53U
8 mm Double Wall Polycarbonate 1.60R, 0.63U
6 mm Double Wall Polycarbonate 1.54R, 0.65U
4 mm Double Wall Polycarbonate 1.43R, 0.70U
Single Pane Glass, 3 mm 0.95R, 1.05U
Poly Film 0.83R, 1.20U
Przyjrzyjrzyjrzyjmy się różnicy w kosztach ogrzewania kilku rodzajów pokryć. Zakładając, że jedyną różnicą między szklarniami jest przeszklenie. Jeśli szklarnia jest pokryta szkłem o współczynniku 2.1R, to do ogrzania jej do pożądanej temperatury potrzeba nieco ponad 4000 BTU na godzinę. Ta sama szklarnia z przeszkleniem o współczynniku .83R będzie wymagała ponad 10 000 BTU na godzinę. To o 156% więcej paliwa zużywanego na każdą godzinę pracy grzejnika! (4)
Pasywna energia słoneczna jest najłatwiejszym i najtańszym sposobem na utrzymanie stałej temperatury w szklarni. I co ogrodnik nie szuka za darmo lub tanie! Kluczowe składniki ciepła słonecznego: woda, słońce i izolacja, są albo darmowe albo bardzo tanie. Nawet jeśli nie masz idealnej południowej ekspozycji, nadal możesz skorzystać z zasad, które omówiliśmy. Gdy zaczniesz dostrzegać korzyści dla siebie, będziesz miał prawie tyle samo zabawy, co wtedy, gdy byłeś dzieckiem bawiącym się szkłem powiększającym.
Uwaga: Większość tego artykułu skupia się na poprawie istniejącej szklarni lub modyfikacji zestawu szklarniowego w celu zapewnienia dodatkowego magazynowania energii słonecznej. Jeśli nie masz jeszcze szklarni i chciałbyś ją zbudować od podstaw, istnieje wiele dobrych opcji i projektów. Z przyjemnością przekieruję Cię do dalszych zasobów.
Dodatkowe zasoby
Solexx Szklarnie – doskonałe rozproszone światło do uprawy pomidorów
Pokrycie szklarni Solexx – do it yourself (DIY) pokrycie, które jest łatwe w użyciu i zapewnia wysoką izolację.
Skontaktuj się z naszymi ekspertami od szklarni pod numerem 1-800-825-1925 lub napisz do nas na adres [email protected], aby uzyskać pomoc w planowaniu projektu szklarni.
Michelle Moore jest dyrektorem generalnym The Greenhouse Catalog. Jest Mistrzem Ogrodników Oregon State University i ma prawie 20 lat doświadczenia w pracy z cieplarniami. Mieszka w Oregonie wraz z mężem, gdzie po raz pierwszy zajmują się ogrodnictwem poza szklarnią. Możesz skontaktować się z Michelle pod adresem [email protected] lub odwiedzić ich stronę internetową pod adresem www.greenhousecatalog.com.
Źródła:
Adding Solar Heat To Your Home. Robert W. Adams. Tab Books, 1979
Going Solar. Tomm Stanley. 2004
Książka o pasywnej energii słonecznej. Edward Marzria. 1979
The Greenhouse Gardener’s Companion. Shane Smith
National Sustainable Agricultural Information Service. http://attra.ncat.org/attra-pub/solar-gh.html
US Electric statistics
(1) Ideal solar collection is .25 square feet of material with direct exposure from 10:00 am to 2:00 pm for every square foot
of floor space. Szklarnia o wymiarach 8′ x 8′ miałaby idealną powierzchnię solarną 8′ x 2′. The Passive Solar Energy Book.
(2) Dla optymalnych rezultatów, na każdą stopę kwadratową kolekcji słonecznej, potrzebna jest 1 stopa sześcienna wody. (ok. 7,5 galonów wody).
(3) Going Solar by Tomm Stanley.
(4) Założenia: Szklarnia jako 288 sq ft. powierzchni o wymiarach 8’x 8′ footprint. Temperatury
są stałe. Temperatury zewnętrzne w nocy są o 30° F niższe niż w szklarni.
.
